Điều kiện ăn phôi và điều kiện cán ổn định

4.2.1 Điều kiện ăn phôi vào trục cán

Để quá trình cán xảy ra thì vật cán phải ăn vào trục cán. Ta có công thức xác định điều kiện ăn phôi vào trục cán như sau:

2

Rf h= ∆

Kết luận: để vật cán tự ăn vào trục phải đảm bảo điều kiện lượng ép tuyệt đối nhỏ hơn bán kính trục cán R nhân với bình phương hệ số ma sát f. Hệ số ma sát được cho trong bảng 4.2.

Bảng 4.2: Hệ số ma sát khi cán Trạng thái cán Loại trục cán f Cán nóng Trục có gờ, rãnh 0.45 ÷ 0.62 Trục cán hình 0.36 ÷ 0.47 Trục cán tấm 0.27 ÷ 0.36 Cán nguội Trục có độ bóng bình thường 0.09 ÷ 0.18 Trục có độ bong10 ÷12 0.03 ÷ 0.09

4.2.2. Các phương pháp làm cho vật cán dễ ăn vào trục khi cán dọc

Người ta thường dùng các biện pháp sau để vật cán dễ ăn vào trục cán:

 Đập bẹp đầu phôi cán : phương pháp này dùng để cán tấm, dùng cho những lần cán thô ban đầu.

4.3. Độ vượt và độ trễ

Hiện tượng mà tại vùng biến dạng của kim loại có tốc độ của vật cán ra khỏi trục cán (Vh ) lớn hơn tốc độ của trục cán (V) là hiện tượng vượt trước. Vùng có tốc độ kim loại Vh > V là vùng vượt trước.

Hiện tượng mà tại vùng biến dạng của kim loại có tốc độ của vật cán khi ăn vào trụcVH nhỏ hơn V là hiện tượng trễ. Vùng có tốc độ VH < V là vùng trễ.

Tại tiết diện có góc trung hoà γ và có VH = V = Vh gọi là tiết diện trung hoà.

Mặt chia đôi vùng trễ và vùng vượt trước gọi là mặt phân giới.

Lượng vượt trước của kim loại nhiều hay ít được biểu thị bởi công thức :

% 100 h h h V V V S = − Trong đó:

Sh : lượng vượt trước tính %.

Vh :tốc độ của kim loại để ra khỏi trục. V : tốc độ của trục cán V Dn(m/s)

60 . . π =

D : đường kính trục cán.

n : số vòng quay của trục trong 1 phút (v/ph).

4.4. Lực cán, mômen cán, công và công suất4.4.1. Lực cán 4.4.1. Lực cán

Lực cán P là áp lực toàn phần của kim loại tác dụng lên trục cán. Áp lực toàn phần của kim loại tác dụng lên trục cán tính theo công thức :

) ( .F MN P P= tb Trong đó :

Ptb : áp lực đơn vị hay áp lực trung bình (N /mm2, kg/mm2). F : Diện tích tiếp xúc giữa kim loại và trục cán, (mm2).

h R b b l b F = tb = + . ∆ 2 . 1 2 Ta có : 2 0 α ϕ =

btb : chiều rộng trung bình của vật cán.

Hình 2.4.2. Áp lực của kim loại tác dụng lên trục cán .

Tùy theo nhiệt độ cán của thép ta có công thức xác định áp lực đơn vị như sau: - Khi nhiệt độ cán của thép nhỏ hơn nhiệt độ t0

c> t0 ch – 5750C. ( )             − + ∆ +       − + = 1 2 1 1500 75 2 1 0 0 0 h h h R f t t P ch c B tb σ

- Khi nhiệt độ cán của thép nhỏ hơn nhiệt độ t0 c< t0 ch – 5750C.             − + ∆ +       − = 1 2 1 10000 1 2 0 0 h h h R f t t P ch c B tb σ Trong đó: B σ : được xác định theo đồ thị hình 2.4.3. t0

ch : nhiệt độ nóng chảy của thép. t0

c : nhiệt độ khi cán thép.

Hình 2.4.3. Đồ thị σB

4.4.2. Momen cán và các momen khác sinh ra khi cán

Momen cán (Mc) do lực cán sinh ra và tính theo công thức: Mc = 2.P.a

Trong đó:

P: lực cán a: cánh tay đòn

a = (0.45÷0.5).l = (0.45÷0.5). R∆h (đối với cán nóng) a = (0.35÷0.45).l = (0.35÷0.45). R∆h (đối với cán nguội)

Momen ma sát (Mms) gồm momen ma sát do lực cán sinh ra tại cổ trục cán

(Mms1) và momen ma sát tại lúc chi tiết quay (Mms2) momen ma sát được tính: Mms = Mms1 + Mms2 Trong đó: Mms1 = P.f.d P: lực cán (N) d: đường kính trục cán (mm) f: hệ số ma sát của ổ đỡ trục cán Mms2 = (0.08÷1.12).(Mc + Mms1)

Momen không tải (M0) sinh ra để thắng trọng lượng của các chi tiết quay khi máy chạy không tải

4.4.3. Tính toán công và công suất

Sau khi tính được momen cán, công suất cán được tính theo công thức :

R v M N = .

Và công thực hiện được tính như sau :

R v t M t N A= . = ..

Nếu nếu l1 là chiều dài phôi cán thì t = l1/v.

R l M A= . 1 ⇒ Trong đó : N: công suất cán M: momen cán t: thời gian cán v: vận tốc cán R: bán kính trục cán.

PHẦN III

MÔ PHỎNG MÁY DỰA VÀO PHẦN MỀM AUTODESK INVENTOR



CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM AUTODESK INVENTOR

1.1. Tổng quan về Autodesk inventor

Autodesk Inventor là một trong những bộ phần mềm chuyên dùng của hãng Autodesk. Autodesk Inventor trang bị những công cụ mạnh, quản lý các đối tượng thông minh, trợ giúp quá trình thiết kế, làm tăng năng suất và chất lượng thiết kế, tối ưu hóa quá trình thiết kế bằng việc tạo mối liên kết giữa mô hình 3D và bản vẽ 2D.

Autodesk Inventor có 4 chức năng thiết kế: - Mô hình hóa chi tiết (môi trường “*.ipt”). - Lắp ráp các chi tiết ( môi trường “*.iam”).

- Tạo bản vẽ kỹ thuật 2D từ 3D solid (môi trường “*.dwg” hoặc “*.idw”). - Trình diễn lắp ráp (môi trường “*.ipn”).

Autodesk Inventor là phần mềm hổ trợ đắc lực quá trình thiết kế, gồm các tính năng :

- Tạo biên dạng phác thảo 2D rất nhanh chóng và dễ dàng. Ta có thể hiệu chỉnh về kích thước và hình dạng ở mọi thời điểm. Bất kỳ sự thay đổi nào của biên dạng đều có thể làm thay đổi mô hình thiết kế.

- Những chi tiết, kết cấu phức tạp được tạo và lắp ráp dễ dàng.

- Hỗ trợ tính toán, thiết kế và mô hình hóa các chi tiết máy ( bộ truyền bánh răng, trục vít, xích, đai…).

- Gán vật liệu, màu sắc cho chi tiết.

- Trang bị thư viện cho các chi tiết tiêu chuẩn ( ổ lăn, bulông, then,..). - Mô phỏng động học

- Mô phỏng trình tự lắp ráp.

Autodesk Inventor là hệ thống mô hình hóa solid. Để tạo mô hình solid ta phân tích chúng thành các đặc tính có hình dạng đơn giản, xây dựng từng bước các đặc tính đơn giản và kết hợp chúng lại với nhau. Chương trình được thực hiện trong môi trường theo nhiều hệ thống đo lường kích thước khác nhau, ở đây ta chỉ làm việc theo hệ mét (“mm”).

1.2.1. Mô hình hóa chi tiết

Biên dạng chi tiết được định nghĩa từ 2D Sketch Panel sau khi khởi động phần mềm, trên giao diện chính từ New chọn biểu tượng Standard (mm).ipt.

Trong môi trường Sketch 2D, ta có thể vẽ biên dạng chi tiết từ các công cụ hổ trợ: lệnh đoạn thẳng (Line), lệnh vẽ đa giác đều (Polygon), bo tròn góc lượn (Fillet), dời hình (Move),… Ràng buộc hình dạng và kích thước phác thảo bằng lệnh Dimension.

1.2.2. Tạo khối 3D solid

Để tạo khối 3D solid, từ biên dạng phác thảo hoàn chỉnh nhấn chuột phải chọn Finish sketch để chuyển sang môi trường Part Modeling. Hoàn thành vật thể 3D với

các lệnh: quét biên dạng theo hướng vuông góc (Extrude), quét chung quanh trục (Revolve), tạo ren (Thread), tạo lỗ (Hole), …

1.2.3. Tính toán, thiết kế chi tiết

Để thiết kế các chi tiết chuẩn theo yêu cầu chọn New – standard(mm).iam

Trong giao diện chính chọn Design Accelerator xuất hiện giao diện gồm: thiết kế trục (Shaft), bộ truyền bánh răng (Spur Gear), bộ truyền đai (V-Belts), bộ truyền xích… Ở môi trường này ta vừa thiết kế, tính toán,vừa có thể kiểm tra sức bền từng chi tiết .

1.2.4. Lắp ráp các chi tiết

Trong môi trường Standard (mm).iam chọn biểu tượng Assemble ta được giao diện lắp ráp, liên kết các chi tiết . Gọi các file lưu chi tiết 3D bằng lệnh Place, nếu lấy các chi tiết chuẩn có sẵn trong thư viện của chương trình chọn lệnh Place from content center.

Để gán ràng buộc giữa các chi tiết gọi lệnh Constraint, sau khi nhấp lệnh hộp thoại Place Constraint hiện ra. Hộp thoại gồm 3 trang:

- Trang Assembly: ràng buộc lắp ráp các chi tiết với nhau. Các lệnh sử dụng như Mate, Insert, Angle, …

- Trang Motion: ràng buộc hai chi tiết chuyển động quay. - Trang Transition: ràng buộc hai chi tiết chuyển động tịnh tiến.

1.2.5. Mô phỏng trình tự lắp ráp

Ta được giao diện làm việc chính

Trên thanh công cụ Presentation Panel, nhấp chuột vào biểu tượng Create View để mở file lắp ráp. Các biểu tượng còn lại cho phép:

- Tweak Component: dùng để thực hiện thao tác tháo các chi tiết - Preise View Rotation: xác định góc nhìn đúng.

- Animate: dùng để ghi hình việc lắp ghép theo trình tự tháo các chi tiết trước đó.

1.2.6. Tạo bản vẽ 2D

Sau khi tạo mô hình 3D, ta có thể tạo một file bản vẽ drawing 2D. Từ New chọn biểu tượng có đuôi “.dwg” hoặc “.idw” nhưng thông thường người ta sử dụng

Sau khi chọn ISO.dwg xuất hiện giao diện

Nếu chọn tab Place Views là giao diện tạo hình chiếu với các lệnh: - Base View: dựng hình chiếu cơ bản.

- Projected View: xây dựng các hình chiếu từ hình chiếu cơ bản.. - Section View: dựng hình cắt…

Nếu chọn tab Annotate là giao diện dùng để đo kích thước và độ nhám với các lệnh:

- Dimension: lệnh đo kích thước cơ bản.

- Baseline: lệnh ghi chuổi kích thước song song - Ordinate: ghi kích thước tọa độ

CHƯƠNG 2

MÔ PHỎNG CÁC CHI TIẾT VÀ BỘ PHẬN CỦA MÁY CÁN TOLE 5 SÓNG VUÔNG

2.1. Mô phỏng các bộ phận cơ khí của máy2.1.1. Mô hình hóa lô cán 2.1.1. Mô hình hóa lô cán

2.1.1.1. Nhận xét các số liệu đo được từ máy cán tole thực tế

Theo hướng nhìn từ cặp trục 1 đến cặp trục 23 hình 3.1.5

Hình 3.1.5. Mô hình máy

 Các lô cán ở trục trên của máy

 Các lô có hình dạng giống nhau trừ các lô bìa trái và bìa phải bố trí trên cặp trục 21, 22 và 23.

 Các lô cán trên trục 1 đến trục 7 của máy cán có hình dạng, kích thước tương ứng giống các lô kề giữa bố trí trên trục 9 đến trục 15 và các lô bìa phải từ trục 17 đến trục 20.

 Các lô giữa của trục 9 đến trục 15, lô kề giữa từ trục 16 đến trục 23 và lô giữa trục 23 có hình dáng, kích thước giống lô trên trục 7.

 Các lô bìa phải của trục 21, 22, 23 có hình dạng giống nhau.

 Các lô bìa trái của trục 21, 22, 23 có hình dạng giống nhau và khác hình dạng của lô bìa phải.

 Các lô cán ở trục dưới của máy

Đặc điểm các lô tương tự như trục trên. Riêng các lô lắp trên trục 1 đến trục 7 có khoảng cách đỡ tole dài hơn.

2.1.1.2. Tạo mô hình 3D lô cán trục trên

Lô trên trục 1: taọ biên dạng phác thảo của lô cán trong 2D Sketch panel, ràng buộc các kích thước như hình vẽ:

Trục 1

Trục 23 Bìa phải

Tạo khối 3D solid cho lô cán bằng lệnh Revolve

Tạo rãnh then trên lô cán theo trình tự: Tạo ra Sketch mới trên lô cán. Vẽ biên dạng then, chuyển sang môi trường Part Modeling. Sử dụng lệnh Extrude để tạo rãnh then trên lô cán.

Sketch Panel thì khối 3D sẽ tự cập nhật và thay đổi hình dạng theo ràng buộc giúp việc mô hình hóa nhanh hơn. Cách thực hiện như sau:

 Mở file lô 1, chọn lệnh Save As, lưu thành tên mới.

 Mở file đã lưu tên mới, chọn lệnh Edit Sketch trở lại giao diện của 2D

Sketch Panel. Chỉnh sửa các ràng buộc kích thước, thực hiện lệnh trở lại giao diện Part Modeling, kết thúc thao tác ta được mô hình 3D của lô mới.

Hình dạng 3D của lô cán trục trên (trừ các lô cán bìa trái và phải của trục 21 đến 23 )

Hình dạng 3D của lô cán sóng trái trên từ trục cán 21 đến 23

Hình dạng 3D của lô cán sóng phải trên từ trục cán 21 đến 23

Mô hình 3D của lô cán chuyển tiếp trục trên

2.1.1.3. Tạo mô hình 3D lô cán trục dưới

Thực hiện các thao tác tương tự việc mô hình hóa lô cán trục trên. Taọ biên dạng phác thảo của lô cán trong 2D Sketch panel, ràng buộc các kích thước, sử dụng lệnh Revolve,Extrude, Fillet để hoàn thành lô cán.

Hình dạng 3D lô cán của trục cán dưới (trừ các lô cán bìa trái và phải của trục 21 đến 23 )

Hình dạng 3D của lô cán sóng trái dưới từ trục cán 21 đến 23

Hình dạng 3D của lô cán sóng phải dưới từ trục cán 21 đến 23

Mô hình 3D của lô cán trục 8 dưới

2.1.2. Mô hình hóa trục cán

2.1.2.1. Tạo mô hình 3D trục cán dưới

Trục được thiết kế trong môi trường Assembly Modeling, chọn trang Design vào biểu tượng Shaft, Insert Cylinder để chèn thêm đoạn trục:

Muốn chọn loại then, kích thước và vị trí ta Click chọn then cần thiết kế rồi nhập dữ liệu vào hộp thoại:

Ngoài ra, ta còn có thể vát mép và bo góc lượn của trục hoặc một số thao tác khác:

Mô hình trục cán 23 dưới hoàn chỉnh

Những trục dưới còn lại có kích thước các đoạn trục đều bằng nhau, chỉ khác nhau về số then và kích thước then.

Preview:

Shear Force:

Deflection Angle:

Deflection:

Ideal Diameter:

2.1.2.2. Tạo mô hình 3D trục cán trên

Thực hiện các bước tương tự như trên, ta được mô hình trục cán 23 trên:

Cũng giống như trục cán dưới, tất cả những trục cán trên đều giống nhau về kích thước các đoạn trục chỉ khác nhau về số then và kích thước then.

2.1.3. Mô hình hóa ổ đỡ bi trục cán

Taọ biên dạng phác thảo của ổ đỡ bi trong 2D Sketch panel. Ta được khối 3D solid bằng lệnh Extrude.

Ổ lăn sử dụng cho trục cán: 6310-2RZ lấy từ thư viện của chương trình Place from content center.

2.1.4. Mô hình hóa ống lót trục cán

Phác thảo biên dạng ống lót. Tạo mô hình 3D ống lót của trục cán 1 trên bằng lệnh Extrude.

Đây là biên dạng của tất cả các ống lót của các trục, chúng chỉ sai khác nhau về chiều dài

2.1.5. Mô hình hóa bộ phận điều chỉnh khe sáng

Thanh ngang bộ phận điều chỉnh

Đai ốc hiệu KS B1012, tapping Screw GB/T Place Component trong môi

trường Assembly Modeling.

Bulong chiều dài l = 122mm

2.1.6. Mô hình hóa bộ phận cắt trước2.1.6.1. Bộ trục dao 2.1.6.1. Bộ trục dao

Chi tiết gắn trên trục dao bìa phải nối truyền động lên cơ cấu dao cắt

Chi tiết gắn trên trục dao bìa trái nối truyền động lên cơ cấu dao cắt

Chi tiết gắn trên trục dao nối với bộ phận pittông thủy lực

Trục truyền động cho cơ cấu dao cắt

Mô hình bộ trục dao trước hoàn chỉnh

2.1.6.2. Cơ cấu của bộ dao cắt trước

Lưỡi dao trên: Trên thân lưỡi dao tạo lỗ có ren để nối tấm giữ dao.Biên dạng lưỡi dao được phác thảo trong 2D Sketch., ràng buộc các kích thước. Tạo mô hình 3D lưỡi dao. Sử dụng lệnh Thread để tạo ren cho lỗ. Vát mép các cạnh bằng lệnh Chamfer.

Lưỡi dao dưới

Cơ cấu lưỡi dao cắt trên

Bộ phận nối truyền động giữa trục dao và cơ cấu lưỡi cắt trên

Bộ phận cố định phương chuyển động của cơ cấu cắt trên trên thành